3.3.4.1. Thay đổi độ rộng băng tần:
Độ rộng băng tần của một cuộc gọi được Gatekeeper thiết lập trong khoảng thời gian thiết lập trao đổi. Một đầu cuối phải chắc chắn rằng tổng tất cả cỏc luồng truyền, nhận õm thanh và hỡnh ảnh đều phải nằm trong độ rộng băng tần đó thiết lập. Tại mọi thời điểm trong khi hội thoại, đầu cuối hoặc Gatekeeper đều cú thể yờu cầu tăng hoặc giảm độ rộng băng tần. Một đầu cuối cú thể thay đổi tốc độ truyền trờn một kờnh logic mà khụng yờu cầu Gatekeeper thay đổi độ rộng băng tần nếu như tổng tốc độ truyền và nhận khụng vượt quỏ độ rộng băng tần hiện tại. Trong trường hợp ngược lại thỡ đầu cuối phải yờu cầu Gatekeeper mà nú đăng ký thay đổi độ rộng băng tần.
Thủ tục thay đổi độ rộng băng tần – thay đổi thụng số bờn truyền được thể hiện trờn hỡnh sau: Đầu cuối 1 Đầu cuối 2 BCF/BRJ BRQ OpenLogicalChACK OpenLogicalChannel CloseLogicalChannel BCF/BRJ BRQ Gatekeeper2 Gatekeeper1
Khi đầu cuối 1 muốn tăng tốc độ truyền trờn kờnh logic trước hết nú phải xỏc định xem cú thể vượt quỏ độ rộng băng tần của cuộc gọi hiện tại khụng. Nếu cú thể thỡ nú sẽ gửi bản tin BRQ tới Gatekeeper 1. Khi nhận được bản tin BCF cú nghĩa là cú đủ độ rộng băng tần cho yờu cầu, đầu cuối 1 sẽ gửi bản tin CloseLogicalChannel để đúng kờnh logic hiện tại. Sau đú, nú sẽ mở lại kờnh logic bằng cỏch gửi bản tin OpenLogicalChannel cú chứa giỏ trị tốc độ mới tới đầu cuối 2. Tại đầu cuối 2, trước hết nú phải xỏc định xem giỏ trị đú cú vượt quỏ độ rộng băng tần của kờnh hay khụng. Nếu chấp nhận giỏ trị này thỡ nú sẽ trao đổi bản tin băng tần của kờnh hay khụng. Nếu chấp nhận giỏ trị này thỡ nú sẽ trao đổi độ rộng băng tần BRD/BCF với Gatekeeper 2. Nếu độ rộng băng tần đủ cho yờu cầu thay đổi thỡ đầu cuối 2 sẽ trả lời đầu cuối 1 bằng bản tin OpenLogicalChannelACK, trong trường hợp ngược lại nú sẽ từ chối bằng bản tin OpenLogicalChannelReject.
Thủ tục thay đổi tốc độ băng tần – thay đổi thụng số bờn nhận được thể hiện trong hỡnh sau: BCF/BRJ BRQ OpenLogicalChannel CloseLogicalChACK CloseLogicalChannel FlowControlCommanl ACF BCF/BRJ ARQBRQ Gatekeeper2 Đầu cuối 1 Đầu cuối 1 Gatekeeper1 Hỡnh 3.9. Yờu cầu độ tăng rộng băng tần – thay đổi thụng số nhận
Khi đầu cuối 1 muốn tăng độ nhận trờn kờnh logic của mỡnh, trước hết nú phải xỏc định xem cú thể vượt quỏ độ rộng băng tần của cuộc gọi hiện tại hay khụng. Nếu cú thể thỡ nú sẽ gửi BRQ tới Gatekeeper 1, khi nhận được BCF thỡ nú sẽ gửi bản tin FlowControlCommand cú chứa giới hạn tốc độ mới của kờnh tới thiết bị đầu cuối 2.
Trước hết, đầu cuối 2 phải xỏc định xem băng tần mới cú vượt quỏ khả năng của kờnh khụng, nếu chấp nhận được thỡ nú sẽ gửi bản tin yờu cầu thay đổi độ rộng băng tần BRQ tới Gatekeeper 2. Khi đó nhận được BCF thỡ đầu cuối 2 sẽ gửi bản tin CloseLogicalChannel cú chứa tốc độ bit mới tới đầu cuối 1. Đầu cuối 1 sẽ xỏc định tốc độ mới và trả lời đầu cuối 2 bằng bản tin OpenLogicalChannelAck.
3.3.4.2. Trạng thỏi
Để giỏm sỏt trạng thỏi hoạt động của đầu cuối, Gatekeeper liờn tục trao đổi cặp bản tin IRQ/IRR (Information Request/Information Requột Respone - yờu cầu/hồi đỏp yờu cầu thụng tin) với cỏc đầu cuối nú quản lý. Khoảng thời gian đều đặn giữa cỏc lần trao đổi cỏc bản tin cú thể lớn hơn 10 giõy và giỏ trị của nú do nhà sản xuất quyết định.
Gatekeeper cú thể yờu cầu một thiết bị đầu cuối gửi cho nú bản tin IRR một cỏch đều đặn nhờ cú giỏ trị của trường IRR Frequency trong bản tin ACF gửi cho thiết bị đầu cuối đú để xỏc định tốc độ truyền bản tin IRR. Khi xỏc định được giỏ trị của trường IRR Frequency, thiết bị đầu cuối sẽ gửi bản tin IRR với tốc độ đú trong suốt khoảng thời gian của cuộc gọi. Trong khi đú Gatekeeper cú thể vẫn gửi IRQ tới thiết bị đầu cuối và yờu cầu trả lời theo cơ chế nhưđó trỡnh bày ở trờn.
Trong khoảng thời gian diễn ra cuộc gọi, một đầu cuối hoặc Gatekeeper cú thể đều đặn hỏi trạng thỏi từ đầu cuối bờn kia bằng cỏch sử dụng bản tin StatusEnquiry. Đầu cuối nhận được bản tin StatusEnquiry sẽ trả lời bằng bản tin chỉ trạng thỏi hiện thời. Thủ tục đỏp này cú thể được Gatekeeper sử dụng để kiểm tra một cỏch đều đặn xem cuộc gọi cú cũn hoạt động khụng. Cú một lưu ý là cỏc bản tin này là cỏc bản tin H.225 được truyền trờn kờnh bỏo hiệu cuộc gọi, khụng ảnh hưởng đến cỏc bản tin IRR truyền trờn kờnh RAS.
3.3.5. Kết thỳc cuộc gọi (Giai đoạn 5)
Một thiết bị đầu cuối cú thể kết thỳc cuộc gọi theo cỏc bước của thủ tục sau:
1. Dừng truyền luồng tớn hiệu video khi kết thỳc truyền một ảnh, sau đúng tất cả cỏc kờnh logic phục vụ truyền video.
2. Dừng truyền dữ liệu và đúng tất cả cỏc kờnh logic dựng để truyền dữ liệu.
3. Dừng truyền audio sau đú đúng tất cả cỏc kờnh logic dựng để truyền audio.
4. Truyền bản tin H.245 End Session Command trờn kờnh điều khiển H.245 để bỏo cho thuờ bao đầu kia biết nú muốn kết thỳc cuộc gọi. Sau đú nú dừng truyền cỏc bản tin H.245 và đúng kờnh điều khiển H.245.
5. Nú sẽ chờ nhận bản tin End Session Command từ thuờ bao đầu kia và sẽ đúng gúp kờnh điều khiển H.245.
6. Nếu kờnh bỏo hiệu cuộc gọi đang mở, nú sẽ truyền đi bản tin Release Complete sau đú đúng kờnh bỏo hiệu.
7. Nú cũng cú thể kết thỳc cuộc gọi theo cỏc thủ tục sau: Một đầu cuối nhận bản tin End Session Command mà trước đú nú khụng truyền đi bản tin này, thỡ nú vẫn lần lượt thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6 trờn đõy nhưng bỏ qua bước 5.
Chỳ ý: Kết thỳc cuộc gọi khụng cú nghĩa là kết thỳc một hội nghị (trong cuộc gọi cú thể cú nhiều thành phần). Một hội nghị chỉ chắc chắn kết thỳc khi sử dụng bản tin H.245 Drop Conference. Khi đú cỏc đầu cuối sẽ nhờ MC kết thỳc cuộc gọi theo thủ tục trờn.
- Trong một cuộc gọi khụng cú sự tham gia của Gatekeeper thỡ chỉ cần thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6.
- Trong cuộc gọi cú sự tham gia của Gatekeeper thỡ cần cú hoạt động giải phúng băng tầng. Vỡ vậy sau khi thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6, mỗi đầu cuối sẽ truyền đi bản tin DRQ tới Gatekeeper. Sau đú Gatekeeper sẽ trả lời bằng bản tin DRQ, thỡ đầu cuối sẽ khụng gửi bản tin IRR tới Gatekeeper nữa và khi đú cuộc gọi kết thỳc.
Trờn đõy là thủ tục kết thỳc cuộc gọi cú sự tham gia của Gatekeeper do đầu cuối thực hiện. Thủ tục kết thỳc cuộc gọi được thể hiện bằng hỡnh vẽ dưới đõy: Gatekeepe ReleaseComplete EndSessionComman EndSessionComman DRQ DCF DRQ DCF OpenLogicalChAck Gatekeepe Đầu cuối Đầu cuối Kờnh điều khiển H.245 Kờnh điều khiển cuộc gọi Kờnh bỏo hiệu RAS Hỡnh 3.10. Thủ tục kết thỳc cuộc gọi của đầu cuối cú sự tham gia của Gatekeeper
Thủ tục kết thỳc cuộc gọi với sự cú mặt của Gatekeeper và do Gatekeeper được thể hiện trong hỡnh: DCF EndSessionCommand EndSessionCommand ReleaseComplete DCF DRQ OpenLogicalChAck Kờnh điều khiển H.245 Kờnh điều khiển cuộc gọi Kờnh bỏo hiệu RAS DRQ Gatekeeper2 Đầu cuối 2 Đầu cuối 1 Gatekeeper1 Hỡnh 3.11. Thủ tục kết thỳc cuộc gọi của đầu cuối cú sự tham gia của Gatekeeper
Đầu tiờn Gatekeeper gửi bản tin DRQ (Disengage Request) tới đầu cuối, khi nhận được bản tin này đầu cuối sẽ lần lượt thực hiện cỏc bước từ 1 đến 6 sau đú trả lời Gatekeeper bằng bản tin DCF. Thuờ bao đầu kia khi nhận được bản tin End Session Command sẽ thực hiện thủ tục giải phúng giống như trường hợp đầu cuối chủ động kết thỳc cuộc gọi. Nếu cuộc gọi là một hội nghị thỡ Gatekeeper sẽ gửi DRQ tới tất cả cỏc đầu cuối tới tham gia hội nghị.
cuối (đầu cuối hay Gateway) với Gatekeeper. Nú được sử dụng để đăng ký, điều khiển quản trị, thay đổi băng tần, trạng thỏi, và giải phúng điểm cuối khỏi Gatekeeper. RAS sử dụng cỏc bản tin UDP với số hiệu cổng là 1719.
CHƯƠNG 4
VẤN ĐỀ NẫN TÍN HIỆU VÀ GIẢM THIỂU ĐỘ TRỄ TRONG VOIP
4.1. TỔNG QUÁT.
Với hệ thống điện thoại truyền thống, một cuộc gọi được dành riờng một kờnh vật lý nối kết từ người gọi đến người bị gọi thụng qua cỏc kờnh trung kế. Do đú chất lượng thoại là khỏ tốt, tớn hiệu tương tự được truyền trờn tuyến gần như là tức thỡ (trờn thực tế chỉ phụ thuộc vào tốc độ truyền tớn hiệu điện từ trờn đường truyền), khụng cú khả năng mất cỏc mẫu thoại, cỏc mẫu thoại khụng bị chia thành cỏc đơn vị dữ liệu nhỏ hơn nờn cũng khụng gõy ra nhiều vấn đề, chẳng hạn như trễ, mất gúi ... và chất lượng thoại của nú đó gần như trở thành một tiờu chuẩn về chất lượng trong hệ thống điện thoại.
Ngày nay, khi con người đó tỡm ra rằng cú thể gửi tớn hiệu tiếng núi thụng qua cỏc kiểu mạng khỏc nhau, chẳng hạn qua Internet thỡ việc đảm bảo chất lượng trong cỏc hỡnh thức này để chất lượng cú thể chấp nhận được hay thậm chớ ngang bằng chất lượng thoại truyền thống đó thực sự đặt ra nhiều thỏch thức với cỏc nhà thiết kế. Việc sử dụng cụng nghệ chuyển mạch gúi, trong đú chia nhỏ tiếng núi thành cỏc gúi tin, đúng gúi lại (thờm cỏc phần tiờu đề, định dạng gúi) đó kộo theo hàng loạt vấn đề cần giải quyết. Đú là độ trễ, tiếng vọng, độ trung thực của tớn hiệu thoại ... nghĩa là đảm bảo việc phỏt lại cỏc mẫu tin một cỏch chớnh xỏc ngay cả khi cũn tồn tại nguy cơ như mất gúi tin, hay cỏc gúi tin đến muộn.
Độ trễ: Độ trễ là khoảng thời gian từ lỳc người núi bắt đầu núi cho tới khi người đầu kia nhận được õm thanh. Độ trễ trong mạng PSTN gần như bằng khụng trong khi độ trễ trong hệ thống VOIP là tổng hợp của cỏc nguồn gõy trễ như trễ ghi õm bờn truyền, trễ modem, trễ xử lý, trễ mó hoỏ, giải mó ... Vấn đề này sẽ được đề cập kỹ hơn trong phần sau.
Độ trung thực: Độ trung thực là khả năng õm thanh được người nghe cảm nhận một cỏch rừ ràng nhất. Độ trung thực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như việc sử dụng cỏc bộ mó hoỏ, giải mó, tốc độ nộn của chỳng và khả năng cỏc gúi tin bị mất nhiều hay ớt.
một khoảng thời gian nào đú. Tiếng vọng cú thể bắt nguồn từ nguyờn nhõn điện hoặc õm thanh. Những tiếng vọng điện thường xảy ra do phối hợp trở khỏng kộm hoặc do xuyờn õm. Tiếng vọng õm thanh thường xảy ra do việc ghộp giữa loa và micro của mỏy điện thoại đầu cuối.
Mất gúi: Cỏc gúi tin IP được định tuyến theo cỏc con đường khỏc nhau trước khi đến cựng một đớch. Do đú khụng cú gỡ đảm bảo rằng cỏc gúi tin khụng gặp sự cố trờn đường truyền khi cỏc tuyến đường là khụng đồng nhất về chất lượng. Hơn nữa, khi truyền trờn mạng Internet, cỏc gúi tin cú thể phải đi lũng vũng qua cỏc con đượng rất dài để đến đớch. Việc này cú thể gõy nờn sự chậm trễ quỏ khả năng chờ đợi của cỏc bộ đệm nhận, do đú cỏc gúi tin này tuy khụng mất trờn thực tế nhưng vẫn phải bỏ đi.
Jitter: Jitter là một khỏi niệm để chỉ sự đến cỏch nhau cỏc khoảng thời gian khụng đều của cỏc gúi tin. Cỏc gúi tin tuy đến với cỏc khoảng thời gian cỏch nhau khụng đều nhưng khi phỏt lại cần được phỏt với một tốc độ khụng đổi. Để giải quyết vấn đề này, cỏc gúi tin khi đến khụng được phỏt lại ngay mà sẽ được lưu vào một vựng nhớ đệm (buffer) sau đú mới được phỏt lại một cỏch đều đặn (thuật toỏn cỏi gỏo dũ – bucket leak).
Jitter buffer
Đầu vào khụng đều Đầu ra đều nhau
Sự đảm bảo chất lượng thoại qua mạng VOIP là sự tổng hợp của rất nhiều cỏc kỹ thuật, nhằm cải thiện chất lượng thoại nhưng đồng thời cũng phải đảm bảo giảm tốc độ bit cần thiết của hệ thống xuống càng thấp càng tốt. Cỏc biện phỏp đú bao gồm: nộn tớn hiệu, cơ chế tối thiểu hoỏ đường truyền, giảm thiểu độ trễ ....
Chương này sẽ đề cập đến cỏc kỹ thuật nộn dựng trong VOIP và vấn đề giảm thiểu cỏc nguồn trễ trong mạng VOIP, đõy là hai vấn đề ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng thoại.
4.2. CÁC KỸ THUẬT NẫN TÍN HIỆU TRONG VOIP.
Trong VOIP, cỏc kỹ thuật nộn phải được đặc biệt quan tõm vỡ băng thụng dành cho truyền thoại qua Internet là khụng lớn như trong mạng PSTN. Do đú cỏc kỹ thuật nộn vừa phải đảm bảo được chất lượng dịch cú thể được khụi phục
một cỏch tốt nhất nhưng phải đảm bảo được băng thụng cần thiết ở mức thất nhất.
Mạng PSTN dựng kỹ thuật điều chế xung mó PCM ( Pulse Code Modulation ) theo luật A ( cho cỏc nước Chõu Âu ) hoặc theo luật à( cho Mỹ ) với tốc độ 64kbps. Cỏch mó hoỏ này cho phộp khụi phục tớn hiệu một cỏch khỏ trung thực cỏc tớn hiệu trong dải tần của tiếng núi, tuy nhiờn với một dải tần 64kbps trong mạng VOIP là một yờu cầu khú cú thể được đỏp ứng. Cú một số cỏc chuẩn cho phộp nộn tớn hiệu xuống tốc độ thấp như G.723, G.729, G.729A, GSM ( Global System for Mobile ). Trong đú G.729 được ITU phờ chuẩn vào năm 1995 cho VOIP nhưng sau đú nú được thay thế bằng G.723.1 vào năm 1997. G.723.1 yờu cầu tốc độ bit thấp hơn G.729 ( 5,3/6,3kbps so với 8kbps ). Tuy nhiờn chỳng ta buộc phải chấp nhận việc chất lượng bị giảm sỳt đụi chỳt khi sử dụng chuẩn này.
Về cơ bản, cỏc bộ mó hoỏ gồm cú 2 loại:
Mó hoỏ dạng súng: cú thể là mó hoỏ trong miền tần số hay trong miền thời gian. Nguyờn lý của bộ mó hoỏ dạng súng là dạng của tớn hiệu tiếng núi sẽ được lấy mẫu, sau đú mó hoỏ thành dạng số cỏc mẫu đú (cú thể là 8bit/mẫu hay 16bit/mẫu) và gửi đi.Ở nơi thu, quỏ trỡnh giải mó được thực hiện theo chiều ngược lại để khụi phục tớn hiệu tiếng núi. Do quỏ trỡnh lấy mẫu và lượng tử hoỏ cỏc mẫu đú theo cỏc mức lượng tử hữu hạn nờn sẽ xảy ra sai số lượng tử (quantizise erro), nếu số cỏc mức lượng tử tăng lờn thỡ sai số lượng tử sẽ giảm đi nhưng lại yờu cầu số bit cần thiết để mó hoỏ cỏc mẫu tăng lờn làm cho tốc độ bit tăng lờn. Chẳng hạn với 256 mức lượng tử thỡ cần 8 bit để biểu diễn chỳng trong khi với 1024 mức lượng tử thỡ cần 10n bit để mó hoỏ. Mó hoỏ dạng súng cú ưu điểm là bộ mó hoỏ độc lập với nguồn õm, kỹ thuật mó hoỏ đơn giản, giỏ thành thiết kế rẻ, độ trễ và cụng suất tiờu thụ thấp. Bộ điều chế dạng súng đơn giản nhất là bộ điều chế xung mó và điều chế Delta. Nhược điểm của mó hoỏ dạng súng là khụng thể giảm được tốc độ xuống thấp, thường chất lượng õm thanh sẽ khụng cao ở tốc độ 16kbps.
Mó hoỏ theo nguồn õm: Nguyờn tắc của cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm đú là phõn tớch cỏc tớn hiệu õm thanh sau đú tỏch ra cỏc thụng số đặc trưng của tớn hiệu õm thanh, mó hoỏ cỏc thụng số đú và gửi đi, ở nơi thu cũng sử dụng một cơ chế phỏt õm tương tự, dựng cỏc thụng số nhận được
cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm là bộ mó hoỏ dự bỏo tuyến tớnh LPC (Linear Prediction Coder). Cỏc bộ mó hoỏ dạng này cú thể thực hiện mó hoỏ với tốc độ rất thấp, cú thể là 2kbps. Nhược điểm chủ yếu của cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm là bộ mó hoỏ phụ thuộc vào nguồn õm phỏt. Hỡnh dưới thể hiện cơ chế phỏt õm của cỏc bộ mó hoỏ theo nguồn õm.
Bộ mó hoỏ Tiếng núi gốc Bộ tạo tớn hiệu kớch thớch Bộ lọc tổng